FCSMC-4500型浮選柱在太西洗煤廠二分區(qū)的應用

李建華，羅伯財，朱長勇

(神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司 太西洗煤廠，寧夏 石嘴山 753000)

FCSMC-4500型浮選柱在太西洗煤廠二分區(qū)的應用

李建華，羅伯財，朱長勇

(神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司 太西洗煤廠，寧夏 石嘴山 753000)

為解決太西洗煤廠二分區(qū)細煤泥浮選效果差的問題，采用FCSMC-4500型浮選柱對該廠細煤泥進行浮選。介紹了FCSMC-4500型浮選柱的結(jié)構(gòu)、工作原理、技術(shù)特點、技術(shù)參數(shù)，并分析了其在二分區(qū)的應用效果。生產(chǎn)實踐表明：FCSMC-4500型浮選柱有效分選粒度上限為0.3 mm，最佳分選粒級為0.3～0.045 mm，對0.074～0.045 mm粒級細煤泥浮選效果好,浮選精煤數(shù)量指數(shù)高達90.34%。

細煤泥；浮選柱；浮選精煤數(shù)量指數(shù)

太西洗煤廠隸屬神華寧夏煤業(yè)集團有限責任公司，是一座處理能力為5.80 Mt/a的礦井型煉焦煤洗煤廠，是西北地區(qū)最大的無煙煤洗選加工基地。該廠擁有三個分區(qū)，各分區(qū)交通便利，洗選技術(shù)先進，處理能力較大。一分區(qū)位于石嘴山市大武口區(qū)山水大道，洗煤廠鐵路專線與石嘴山市火車站接軌，原煤處理能力為3.0 Mt/a；二分區(qū)與國家5A級旅游區(qū)沙湖相鄰，緊靠包蘭鐵路西大灘火車站，原煤處理能力為1.80 Mt/a；三分區(qū)位于石嘴山市平羅縣崇崗工業(yè)園區(qū)內(nèi)，與110國道相連，原煤處理能力1.00 Mt/a。各分區(qū)入選原煤為集團公司所屬的汝箕溝無煙煤分公司生產(chǎn)的無煙煤，主導產(chǎn)品為“太洗”牌無煙精煤，廣泛應用于冶金、碳素、活性炭、碳化硅、玻璃、耐火材料等行業(yè)。

太西洗煤廠二分區(qū)的洗選工藝為原煤不脫泥無壓給料三產(chǎn)品重介質(zhì)旋流器分選、粗煤泥TBS干擾床分選機分選、細煤泥浮選柱浮選、尾煤壓濾回收的聯(lián)合工藝。由于二分區(qū)洗選工藝優(yōu)化后，煤泥水量增多，浮選入料中高灰細泥量增加，F(xiàn)CSMC-3000型浮選柱的浮選效果和處理能力均不能滿足實際生產(chǎn)需求。為此，采用處理量大、分選精度高、適應性好、運行穩(wěn)定的FCSMC-4500型浮選柱代替原浮選柱對細煤泥進行浮選[1-3]。

1 FCSMC-4500型浮選柱

1.1 結(jié)構(gòu)及工作原理

FCSMC-4500型浮選柱主要由柱體、氣泡發(fā)生器、循環(huán)泵等組成，結(jié)構(gòu)示意圖如圖1所示。浮選柱的柱體包括柱分選段、旋流分選段、管浮裝置三部分。柱分選段位于柱體上部，設(shè)置有入料管和泡沫收集槽，精礦溢流由此排出。旋流分選段為分選旋流器結(jié)構(gòu)，與柱分選段直接連通，尾礦由旋流分選段的底流口排出。管浮裝置布置在柱體外部，包括氣泡發(fā)生器和浮選管兩部分，其出料沿切線方向進入旋流分選段，相當于分選旋流器的切線給料管；氣泡發(fā)生器工作原理與射流泵工作原理相似，通過渣漿泵向循環(huán)中礦加壓射流中引入空氣，并使其粉碎成微小氣泡[3-4]。

圖1 FCSMC-4500型浮選柱結(jié)構(gòu)示意圖

FCSMC-4500型浮選柱的管浮裝置由氣泡發(fā)生器和浮選管組成，氣泡發(fā)生器依靠射流負壓引入空氣并將其粉碎成微小氣泡；經(jīng)加壓的循環(huán)中礦進入氣泡發(fā)生器后，與空氣混合形成含有大量微小氣泡的氣、固、液三相體，并以切線給料的方式在浮選柱底部形成旋流力場。

由于旋流分選段具有分散、分離、分選的作用，氣泡在柱體斷面快速分散，減小了其沿柱體斷面運動的路徑。在離心力場的作用下，旋流分選底流被該段底部的倒錐結(jié)構(gòu)分成兩部分，旋流分選中礦通過再循環(huán)進一步得到分選，旋流分離尾礦成為最終尾礦。

在柱分選段，可浮性好的煤粒粘附在氣泡上，使氣泡礦化，礦化氣泡繼續(xù)上升、堆積，形成礦化泡沫層，礦化泡沫層的精礦溢流進入精礦收集槽，尾礦經(jīng)尾礦管排出，煤泥分選過程完成[5-7]。

1.2 技術(shù)特點

(1)入料方式更合理。FCSMC-4500型浮選柱采用中心入料方式，即將煤泥給入浮選柱中心總?cè)肓瞎?，再由中心總?cè)肓瞎艿纳舷聝蓪用耗喾峙涔芙o入浮選柱。FCSMC-4500型浮選柱入料管結(jié)構(gòu)示意圖如圖2所示。

圖2 FCSMC-4500型浮選柱入料管結(jié)構(gòu)示意圖

該入料方式有利于將煤泥均勻分配給柱體分選斷面，避免了因局部煤泥分配不均而沖擊氣泡流，進而影響分選效果。此外，浮選柱內(nèi)部氣泡流運動時，以傘形分散器為中心從下往上逐步擴散，中心入料可有效提高煤粒與氣泡的碰撞概率，進而提高浮選效果[7-8]。

(2)柱體頂部結(jié)構(gòu)更科學。FCSMC-4500型浮選柱中心無溢流孔，與其他浮選柱相比，由于中心“推泡錐”的存在，泡沫向周邊流動的速度加快，浮選溢流速度得到提高[9-10]。

(3)管流礦化作用增強。管流礦化是指高度紊流的礦漿在狹小的管道空間內(nèi)，實現(xiàn)煤粒與氣泡高效碰撞與粘附的過程。FCSMC-4500型浮選柱的管浮裝置由氣泡發(fā)生器和浮選管組成，與其他浮選柱比，其浮選管更長，礦化路徑延長，管流礦化作用增強[9]。

1.3 技術(shù)參數(shù)

FCSMC-4500型浮選柱的主要技術(shù)參數(shù)如下：

柱體直徑/mm

4 500

柱體高度/mm

6 800

設(shè)備容積/m3

102

入料粒度/mm

<0.5

入料濃度/(g·L-1)

50～80

處理能力/(m-3·h)

450～550

浮選精煤數(shù)量指數(shù)/%

98

微泡發(fā)生器工作壓力/MPa

0.20～0.30

2 應用效果

太西洗煤廠二分區(qū)浮選設(shè)備更換后，粗煤泥水力分級旋流器溢流由FCSMC-4500型浮選柱浮選。該浮選柱的入料濃度一般為60～80 g/L，入料的主導粒級為0.074～0.045 mm，該粒級灰分為28.39%(表1)。通過計算可得出浮選精煤產(chǎn)率為50.41%，浮選尾煤產(chǎn)率為49.59%，說明浮選柱浮選效果良好。

表1 FCSMC-4500型浮選柱浮選效果

將浮選精煤、浮選尾煤占本級產(chǎn)率換算成占入料產(chǎn)率，研究FCSMC-4500型浮選柱分選前后各粒級數(shù)質(zhì)量的變化，結(jié)果如表2所示。由表2可知：浮選入料中>0.3 mm粒級產(chǎn)率為0.50%，浮選精煤中>0.3 mm粒級產(chǎn)率為0，說明浮選柱的有效分選粒度上限為0.3 mm。就各粒級精煤產(chǎn)率來看，>0.3 mm粒級產(chǎn)率為0，<0.045 mm粒級產(chǎn)率為1.01%，兩粒級精煤產(chǎn)率均較低，而0.3～0.045 mm粒級產(chǎn)率較高，說明浮選柱的最佳分選粒級為0.3～0.045 mm。就各粒級尾煤及與其對應粒級入料的灰分差來看，>0.3 mm粒級的灰分差為0，其他粒級的灰分差不明顯，而0.074～0.045 mm粒級的灰分差高達26.68%，說明浮選柱對0.074～0.045 mm粒級細煤泥浮選效果較好。

表2 FCSMC-4500型浮選柱分選前后各粒級數(shù)質(zhì)量變化

3 效益分析

與FCSMC-3000型浮選柱相比，F(xiàn)CSMC-4500型浮選柱投入使用后，細煤泥浮選效果良好，浮選精煤產(chǎn)率提高6.75個百分點，浮選精煤灰分降低1.17個百分點，浮選精煤數(shù)量指標為90.34%，浮選尾煤灰分提高2.02個百分點(表3)。

太西洗煤廠二分區(qū)煤泥入浮量為20萬t/a， FCSMC-4500型浮選柱投入運行后，每年可多回收精煤1.35萬t，因此每年可增加收入約810萬元。FCSMC-4500型浮選柱的循環(huán)泵功率為315 kW，與之前的浮選柱相比增加了240 kW，綜合電耗按0.47元/ kW計算，每年電費成本增加59萬元。綜上分析，二分區(qū)每年可增收751萬元。此外，F(xiàn)CSMC-4500型浮選柱的使用，使浮選尾煤產(chǎn)量降低，在一定程度上減少了對環(huán)境的污染。

表3 不同浮選柱的浮選產(chǎn)品指標對比結(jié)果

4 結(jié)語

FCSMC-4500型浮選柱的有效分選粒度上限為0.3 mm，最佳分選粒級為0.3～0.045 mm，對0.074～0.045 mm粒級細煤泥浮選效果較好。該設(shè)備的使用有效解決了太西洗煤廠二分區(qū)細煤泥浮選效果差的問題，浮選精煤數(shù)量指數(shù)高達90.34%，浮選完善指標為52.99%，浮選尾煤量減少，取得了較好的經(jīng)濟效益和社會效益。

[1] 吳大為. 浮游選煤技術(shù)[M].徐州：中國礦業(yè)大學出版社, 2004.

[2] 劉炯天. 旋流-靜態(tài)微泡柱分選方法及應用(之三)射流微泡與管流礦化的研究[J].選煤技術(shù), 2000(3).

[3] 劉炯天. 旋流-靜態(tài)微泡柱分選方法及應用(之四)旋流力場分離與強化回收機制[J].選煤技術(shù), 2000(4).

[4] 徐宏祥，曹亦俊，孔令同，等.旋流靜態(tài)微泡浮選柱的結(jié)構(gòu)原理及分選理論研究[J].礦山機械, 2009(21).

[5] 謝廣元. 選礦學[M]. 徐州：中國礦業(yè)大學出版社，2001.

[6] 趙瑞典,李雙榮,張寶林,等. FCSMC-3000型浮選柱的應用及存在問題的分析[J].水力采煤及管道運輸, 2003(4).

[7] 王澤南，謝廣元. FCSMC型浮選柱處理難浮煤的探討[J].煤炭工程, 2006(5).

[8] 王澤南，謝廣元， 張悅秋. FCSMC系列浮選柱應用實踐分析[J].煤炭科學技術(shù), 2005(8).

[9] 樸永超，曹亦俊，王大鵬，等. FCSMC型浮選柱的工業(yè)試驗系統(tǒng)及其適應性改造[J].礦山機械, 2011(9).

[10] 路邁西 ，王 凡，黃建宇.浮選柱浮選柱結(jié)構(gòu)及操作參數(shù)的探討[J].煤炭加工與綜合利用, 1997(2).

Application of FCSMC-4500 flotation column in the second subarea of Taixi coal preparation plant

LI Jian-hua, LUO Bo-cai, ZHU Chang-yong

(Taixi Coal Preparation Plant, Shenhua Ningxia Coal Industry Group Co Ltd, Shizuishan, Ningxia 753000,China)

To improve flotation effect of fine slime in the second subarea of Taixi coal preparation plant, FCSMC-4500 flotation column is used to separate fine slime. This paper introduces structure, working principle, technical characteristic and parameters of this equipment as well as analyzes its application. The application shows that upper limit of particle size achieving the best flotation effect is 0.3mm for this flotation column; optimal separation size is 0.3～0.045 mm, and flotation effect of fine slime is better with flotation concentrate recovery efficiency of 90.34% for 0.074～0.045 mm.

fine slime; flotation column; flotation concentrate recovery efficiency

1001-3571(2015)01-0052-03

TD943

B

2015-01-12

10.16447/j.cnki.cpt.2015.01.015

李建華(1976—)，男，寧夏回族自治區(qū)銀川市人，工程師，從事選煤廠技術(shù)管理工作。

E-mail:lijianhua20060902@163.com Tel: 0952-2434048